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CURSO : ESTATICA Y DINAMICA / Statics & Dinamics

SIGLA : FIS1513

CREDITOS : 10

MODULOS : 5

REQUISITOS : FIS1503 física general y MAT1203 Algebra Lineal Y MAT1620

Cálculo II (co)

CARACTER : minimo

DISCIPLINA : fisica



I. DESCRIPCION

Este curso presenta los principios fundamentales para el estudio de la estática y dinámica de sistemas mecánicos y estructurales discretos rígidos y deformables. El curso se basa en la aplicación de los tres pilares fundamentales de la mecánica clásica: la cinemática, el equilibrio, y las leyes constitutivas. El curso comienza con el estudio detallado de la cinemática del movimiento de partículas, sistemas de partículas y cuerpos. Se plantean luego las leyes y ecuaciones constitutivas fundamentales que relacionan la cinemática con las fuerzas que actúan sobre los cuerpos, conjuntamente con los principios fundamentales de energía mecánica y trabajo. Utilizando, la cinemática y las leyes constitutivas, se estudian distintas herramientas para plantear el equilibrio de los sistemas mecánicos y estructurales, con énfasis en los principios de energía y trabajos virtuales. El curso enfatiza la construcción y análisis de modelos físicos y matemáticos de sistemas mecánicos y estructurales reales.




  1. OBJETIVOS

Una vez finalizado el curso los alumnos deben ser capaces de:



  1. Construir modelos físicos y matemáticos de sistemas mecánicos y estructurales discretos;

  2. Establecer las ecuaciones del movimiento y equilibrio de sistemas utilizando la cinemática, la leyes constitutivas, y las condiciones de equilibrio;

  3. Resolver problemas de equilibrio estático y dinámico de sistemas;

  4. Plantear el equilibrio de sistemas utilizando los principios de energía y trabajo virtual;

  5. Manejar el concepto de restricciones cinemáticas y fuerzas de vínculo;

  6. Transformar fuerzas y desplazamientos entre distintos sistemas coordenados;

  7. Conocer planteamientos algorítmicos y numéricos para resolver eficientemente problemas de la mecánica clásica;

  1. .CONTENIDOS


    Sistemas discretos
    Concepto de un sistema mecánico discreto, partículas y cuerpos rígidos

    Modelo discreto de un sistema mecánico

    Representación de partículas, cargas, restricciones y notación general

    Sistemas de Unidades

    Coordenadas, grados de libertad.

    Transformaciones lineales y no-lineales de coordenadas

    Campos escalares y vectoriales, (ejemplos: energía y desplazamientos)



    Sistemas de fuerza
    Concepto de fuerza y sistemas de fuerzas

    Descomposición y proyección de fuerzas

    Concepto de momentos de una fuerza y pareja

    Resultantes de sistemas de fuerzas y momentos



    Cinemática de deformaciones y movimiento
    Movimiento de la partícula (recto y curvilíneo)

    Movimiento del sistema de partículas

    Movimiento relativo

    Restricciones cinemáticas y deformaciones.

    Movimiento del cuerpo plano (traslación, rotación, general)

    Matrices de restricción y formulación computacional.

    Movimiento de sistemas de cuerpos planos interconectados.

    Deformaciones pequeñas y finitas



    Leyes y ecuaciones fundamentales
    Leyes de Newton y momentum lineal

    Ecuaciones del movimiento de la partícula.

    Principio de D’Alambert.

    Ley de gravitación de Newton

    Trayectoria de una partícula bajo fuerza central

    Mecánica Espacial

    Leyes de Kepler del movimiento planetario

    Trabajo de fuerzas y parejas

    Fuerzas no conservativas, Fricción

    Energía mecánica (cinética y potencial).

    Centros de masa y momentos de inercia

    Ecuaciones del movimiento de sistemas de partículas y cuerpos planos.

    Principio de trabajo y energía

    Conservación de la energía mecánica

    Potencia y eficiencia.

    Momentum angular y su conservación.

    Principio de impulso y momentum.

    Conservación del momentum

    Principio de los trabajos virtuales



    Relaciones constitutivas
    Elasticidad y Ley de Hooke.

    Inelasticidad de un material (histéresis).

    Fricción seca de Coulomb



    Equilbrio
    Equilibrio estático directo de sistemas.

    Equilibrio dinámico mediante D’Alambert (Newton).

    =0 y trabajo virtual.

    Formulación algorítmica y resolución numérica del problema

    Estabilidad del equilibrio.

    Aplicaciones de la estática y dinámica en ingeniería (estructuras)

    Aplicaciones de la estática y dinámica en ingeniería (mecanismos)


  2. METODOLOGIA

Módulos semanales:

  • Cátedras: 3

  • Laboratorio: 1

  • Ayudantías: 1

El curso se realiza utilizando metodologías de enseñanza centradas en el alumno que permitan a los estudiantes desarrollar las competencias definidas en los objetivos del curso.

Este curso está diseñado de forma tal que el alumno dedique al estudio personal un promedio de 4 hrs. a la semana.


  1. EVALUACION

El curso cuenta con un laboratorio, en el que se realiza un mínimo de seis experiencias relacionadas con el contenido teórico (30% laboratorio, 70 % nota de cátedra).

  1. BIBLIOGRAFIA

Textos Mínimos

Beer, F.P., Johnston, E.R. Vector Mechanics for Engineers: Statics and Dynamics. Mc Graw Hill, 2003.


Hibbeler, R.C. Engineering Mechanics: Statics & Dynamics, Prentice Hall, Edición 11, 2006.

Textos Complementarios

Benguria R. y Depassier M.C Problemas Resueltos de Mecánica Clásica, Alfaomega. 1999.


Chiang, L.E. Análisis Dinámico de Sistemas Mecánicos. Editorial Alfaomega, 1995.
Kleppner D. and Kolenkow R. An Introduction to Mechanics.

Meriam, J.L. and Kraige, L.G. Engineering Mechanics: Statics (Engineering Mechanics). John Wiley, 2006.


Meriam, J.L. and Kraige, L.G Engineering Mechanics: Dynamics (Engineering Mechanics), John Wiley, 2006.
Shames, Irving H Mecánica para Ingenieros (Estática, Dinámica), Prentice Hall. 1999

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Warner, W.H. Dynamics. Lawrence E. Goodman, Dover Publications.


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